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1基于单片机的水温控制系统摘要水在人们日常生活和工业生产中有着必不可少的作用，在不同环境和不同的需求中，水温的变化也对我们的生活和工业生产有着重要的影响，为了满足人们在各个领域所需要的水温，水温控制系统在各个领域也应运而生。随着社会的发展，科技的进步，智能化已经是温控系统发展的主流方向，小到人们生活中的饮水机，大到工业生产中的大型水温加热控制设备等各种水温控制系统发展以趋于成熟。传统靠人工控制的温度，湿度，液位等信号的测压、力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨率不高，需进行温度校正；并且他们的体积较大适用不方便，在工业生产中也可能应为各种认为的失误发生意外，针对此问题，本系统设计的目的就是实现一种可连续高精度持续调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，操作简单，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。温度检测控制系统在工业生产中主要职责是对温度进行严格的监测，在温度发生变化不符合规定温度时，系统报警提示并做出相应的温度调整措施，以使得生产能够顺利进行，节省了大量的人工，产品的质量也得到充分的保障，同时也避免了各种潜在意外的发生。从而提高企业的生产效率。本系统以89C51单片机为核心，扩展外围控制电路，检测变送电路，按键电路，显示电路，复位电路，时钟电路，电源电路，报警电路；本系统的整体运行过程为：通过按键电路设定理想水温范围，实时水温通过检测变送电路模检测，并将检测到的物理量转化成电信号，然后放大电信号并将模拟量同过A/D转换为单片机识别的数字量发送给单片机。单片机系统将实时温度与设定温度进行对比，并通过显示电路将实时温度显示出来，如果实时温度大于设定的最高温度或者低于设定的最低温度一定时间，单片机将触发报警电路对过温或者低温进行警报，同时触发控制电路对水温的控制做出适当的调整，确保水温出在理想的温度值，满足需求。系统检测变送电路中采用电流型温度传感器AD590将温度的变化量转变成电流量，然后采用OP-07将电流量转换为电压量。选用A/D转换器ADC0804将电压两转化成数值量传送给单片机处理。负责处理和发送指令的单片机我们选用89c512单片机，单片机通过时钟电路的获得工作所需的时钟信号也就是CPU工作的时间基准，单片机通过复位电路使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。当单片机在复位电路和时钟电路的共同作用下稳定运行时，通过外围的按键电路通过按键SB2和SB3向单片机输入规定的温度值信号，单片机内部进行一系列的处理将实时温度和设定通过显示电路LCD1602显示出来，LCD1602显示器其微功耗、显示内容丰富、体积小、超薄轻巧的诸多优点，故选它作为显示电路。单片机内部通过编写好的程序对温度采样电路传送的数字温度信号与规定的温度信号进行比较，当实时温度与规定温度不符时，单片机通过向报警电路发送信号报警提醒。相应的对系统的温度控制电路发送相应的指令，在整个系统中，从检测电路到继电器控制电路各个模块都发挥这重要作用，各环节相辅相成形成一个负反馈，对温度的变化进行实时检测和超标调整。在系统中我们选用的各个器材是从节约成本和精度较高、操作方便、安全等方面综合考虑后选定。组成这个稳定，高精度的，安全的温度测量控制系统来满足我们的需求。3目录摘要................................................................1ABSTRACT............................................................1第1章.绪论.........................................................51.1选择背景.................................................51.2题目要求.................................................61.3国内外现状...............................................61.4设计思路................................................10第2章.系统基本方案选择及论证.....................................102.1各模块电路的方案选择及论证.............................102.1.1主机控制模块....................................102.1.2温度采集模块....................................112.1.3显示模块........................................112.2总体设计概述..........................................12第3章.硬件设计与实现..............................................133.1系统硬件结构.............................................133.2单片机控制部分...........................................133.2.1复位电路...........................................153.2.2时钟电路...........................................163.2.3上拉电阻电路.......................................163.3温度采集部分.............................................173.4按键和报警部分...........................................213.5显示部分.................................................233.6电源电路.................................................233.7温度控制模块.............................................24第4章系统软件设计................................................2544.1软件设计综述.............................................254.2键盘输入模块.............................................264.3显示模块.................................................274.4控制模块.................................................274.5温度报警模块.............................................284.6主程序流程图.............................................29第5章设计总结....................................................305.1设计所达到的性能指标.....................................315.1.1温控系统的标度误差.................................315.1.2温控系统的静态误差.................................315.1.3温控系统的控制精度.................................315.2自我总结.................................................32第6章参考文献...................................................第7章附录......................................................5基于单片机的水温控制系统第一章绪论1.1选择背景温度是众多工业生产及日常生活中的基础物理量之一，而在大部分的工业生产和日常生活都与水温有着密切的联系。在生活中，为了能让人们不同时刻不同天气的环境下，在饮用和洗漱等生活必须环节上水的所需温度得到保障和满足。在大部分的工业生产中，水温的监测和控制与安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等生产过程中的重要因素有着密不可分的关系。不同环境下温度控制系统将水温控制在生产所需的范围内，并使得整个系统稳定安全的运行对工业生产来说成为一项重要的工作。以工业生产为例，自工业革命开始，水温便与生产环节中必不可少的一部分，也成为了工业发展的推动力量。在整个发展过程中，水温控制在工业生产中也应用而生并逐渐起到了重要作用。我国正处在工业发展阶段，水温控制系统对于大部分的工业生产显得尤为重要。通过控制水的温度可以实现工业中的诸多环节，温度控制的精度以及不同控制对象的控制方法选择都起着至关重要的作用，锅炉是工业生产中的重要设备，温度则是锅炉生产质量的重要指标之一，也是保证锅炉设备安全的重要参数。同时，温度是影响锅炉传热过程和设备效率的主要因素。所以，运用反馈控制理论对锅炉进行温度控制，满足工业生产的需要，提高生产力。为了保证生产过程正常安全的进行，提升产品的质量和数量，以及减少劳动力和减少资源浪费，快速准确地得到实时温度并对它进行适当的控制，在大部分的工业生产中都是重要的环节。本设计是一个典型的检测、控制型应用系统，它能过实现对水温的检测信号放大、A/D转换、输入、运算、输出控制加热以实现水温控制的全过程。应以单片机为核心组成一个控制系统，以满足需求。在科技飞速发展的今天，工业生产对于水温控制的要求也越来越高，所以设计一个安全、高精度、高效率的水温控制系统成为了工业生产的重要部分。1.2题目要求1．水温控制范围是25-50ºС，最小分辨率为0.1ºС；实时显示当前温度。2．设计所开发的系统由89c51为主控芯片构成实验室进行实验与调试。63.电路由检测与温度变送电路、A/D转换及数据采样电路、键盘、显示接口电路、报警显示电路、译码电路等组成。1.3国内外现状根据被充值的物质的性质的差异，我们可以把温控系统分为动态的温度跟踪和维持温度恒定两大类。动态温度跟踪主要的研究的是利用相关技术让被控制的物体按照人们预期并设定好的一个曲线变化。这种技术被广泛应用到各个工业生产环节，就像控制发酵的过程，化学反应中的温度保持在预定范围，钢铁的炼制过程中锅炉中温度的控制。维持恒定温度是为了让被控制的物体的温度保持在人们需要的数值上，而且误差范围应该保持在最小范围，不能大于预期值以实现在生产过程中对温度的精确要求，使生产效率，质量都尽量达到最优化。在与我们相关的主要生产中有一下几种温度控制方法：1.3.1定值开关温度控制法定值开关控温法的意思就是说：就是通过一些电子元件来获取到当前所测物体的温度的实际数值和我们设置的数值之间存在的数值大小关系，通过判断然后对系统的控制部分进行信号给送来进行温度的控制。同过对比温度数值，如果测量的温度数值大于给定的温度数值，系统就会让制冷环节工作。假如实际的温度比预定的温度数值低，那么系统就会启动加热部分来使物体温度上升。这是一种比较简单的控制办法，不用太复杂的电子元件和电路，只要一些简单的电路就能够做到控制温度的效果。现在我国有许多的场子的生产过成中还应用到这样的温度控制办法，但不是大势所趋。1.3.2PID线性温度控制法